浅谈CNG母站加臭装置的安装

浅谈CNG母站加臭装置的安装

樊祥云

中石油昆仑燃气有限公司陕西分公司710000

在世界能源格局多极化、供应多元化的新背景下，在国内经济进入新常态和供给侧结构性改革的新环境下，我国正在驶入能源转型的快车道，天然气在能源家族中的地位也日渐突出。天然气虽然是一种洁净环保的优质能源，但同时也是一种爆炸性气体，又是在高压力下输送和使用的，在使用过程中极易造成泄露，甚至可能引起爆炸、着火等危险。而我们作为天然气销售的终端行业（加气站），我们的加气站多是人口密集场所，因此，一旦发生泄露而不能及时发现，将发生不可估量的灾难和后果。

如何才能使人轻易的发现燃气泄露呢？现在我们国内和国际普遍采用的是在燃气中添加臭剂（四氢噻吩），使燃气具备可以使人察觉的无毒臭味，当燃气达到以允许有害浓度之前和无毒燃气在达到爆炸下限20%的浓度时，使人能够轻易察觉。

但是，由于国内目前好多CNG加气站建站时间较早，当时受限于种种原因和条件，很多CNG加气站并没有安装加臭装置，导致过去的工艺流程远远达不到现在的安全生产要求。根据GB10847-2017《车用压缩天然气》当中5.4条要求：“车用压缩天然气应具有可以察觉的臭味，无臭味或者臭味不足的天然气应加臭”。国内一些CNG加气站目前缺少加臭工艺，不符合该要求，需要增加加臭设备，所以对没有加臭装置的CNG母站进行加臭流程的改造势在必行。

在我们的区域内，也存在着一些CNG加气站站目前也没有加臭装置。现将我们的CNG母站举例说明，我们CNG母站的主要工艺流程为“天然气→调压计量→压缩→脱水→储气或加注”，按要求我们准备安装加臭装置，根据现场实际情况现主要有两种方案，方案一是安装在调压计量撬前进气总管上进行加臭，方案二是安装在压缩脱水后进行加臭。下面是我们对两种方案从工艺流程、经济投入、安全实用和安装后的日常维护等各个方面进行了充分的对比，从而选择出一种最优的臭剂加注点。

首先，从工艺流程分析：目前国内CNG母站主要采取的工艺流程为“天然气→调压计量→加臭→脱水→压缩→储气或加注”，而我们的CNG母站的工艺流程为“天然气→调压计量→压缩→脱水→储气或加注”，因此，采用方案一更接近国内加臭的主流工艺。

其次，考虑臭剂（四氢噻吩）在高温高压下是否会被脱水器（分子筛）吸附或反应:我们的CNG母站脱水器所使用的4A型分子筛，这是一种碱金属硅铝酸盐，化学式为Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O，脱水原理为水分子进入到分子筛孔径中（0.4nm）后，分子筛主要成分二氧化硅和三氧化二铝吸附水的极性分子，达到脱水的效果。四氢噻吩的分子直径为0.6nm，无法进入到4A型分子筛的孔径内，四氢噻吩不会被4A型分子筛脱除。4A型分子筛在80℃内保持活性，压力越高吸附极性分子的效果越好，试验表明，4A型分子筛在10MPa-25MPa的压力下，对四氢噻吩的最大吸附量为5mg/Nm3，但仅仅是吸附，四氢噻吩与4A型分子筛不起任何反应，不会造成4A型分子筛的中毒，也不会造成4A型分子筛的乳化，可以通过增加每立方米天然气中臭剂的含量来保证经过4A型分子筛后的天然气内的臭剂符合国家标准（15mg/Nm3-20mg/Nm3）。通过分析，方案二优于优于方案一。

三、从经济方面分析：如果选用方案一在低压部分安装，选用加臭装置只要出口压力稍高于原料天然气的压力即可。选择压力在2.5MPa的加臭泵就可以；方案二如果选择在脱水器后，则需要3台25MPa以上的加臭泵才能满足加臭要求，目前国内没有厂家生产25MPa以上的加臭泵，加臭泵只能选择进口设备。而且压力越高，加臭泵的价格越高，施工安装费用也就越高，安装的风险也就越大。通过以上分析，方案一在经济方面优于方案二。

两种方案的主要技术经济参数对比表

通过上面的对比表我们就简单的算一笔经济账：方案一较方案二在设备采购成本上低50万元；如果选用方案二则需要每标方天然气增加加臭量5mg（最大吸附量），臭剂的价格0.058*10-3元/mg，即每立方米天然气的成本增加0.29*10-3元，按照CNG母站产量10*104Nm/d计算，每天增加成本29元，每年增加成本9490元，按照设备使用三十年考虑，方案一需要多使用加臭剂28.47万元，因此方案一可节省费用21.53万元。

四、从安全性方面着手：方案一加臭可使CNG母站从进站管线至加气柱的整个工艺管线、设备内的天然气都含有臭剂，一旦泄露可以及时发现，方案二加臭则只有脱水塔后端的工艺管线内含有臭剂，如脱水塔及其前端工艺管线及设备泄漏则不易被察觉，安全性大大降低，加装臭剂的意义也大大降低。另外方案一加装在1.5MPa的进站管线上，方案二25MPa左右的高压管线上，一旦发生问题，压力越高，带来的风险也就越大。通过以上的分析，方案一在安全性方面远远优于方案二。

五、从安装的实际情况方面分析：方案一有足够的空间（室外）安装加臭装置，方案二加装在脱水器（在厂房内）后没有足够的空间安装加臭装置。通过以上分析，方案一在安装的可操作性方面优于方案二。

六、日后的维护方面分析：方案一仅需维护保养1台低压加臭机，方案二至少需要维护保养3台高压加臭机，而且加臭泵（＞25MPa）还是进口设备，配件不便于购买且昂贵，维护保养复杂。其二：方案二每次加注四氢噻吩需要分三次加注，四氢噻吩是三级易燃品，也属于危险化学品，加注期间发生泄漏的概率大大增加。通过以上分析，方案一在日常维护方面优于方案二。

通过以上分析，综合考虑到工艺流程、干燥脱水、经济投入、安全性、实际的安装方面以及以后的日常维护等各个方面，方案一的优点大于缺点，所以说最经济的加臭点应该选择第一种方案（在调压计量撬前进气总管上加装加臭装置），更为切实可行。

在应对气候变化、推进能源绿色低碳转型的国际大背景下，我们更应该遵循“十九大”提出的新两步走战略，大力推进生态文明建设，打贏蓝天保卫战，建设美丽中国，天然气发展将迎来了难得的历史机遇。未来天然气需求的大幅增长，也将给安全领域带来新课题。CNG母站在不改变现有流程的情况下加装臭剂也是一门值得研究的课题，希望我们在享用清洁能源带来便利的同时，保证我们的人身和生命安全。